具有高稳定性以及光催化产氢活性的奇数环状异金属钛氧纳米团簇

利用太阳能是解决当前能源危机和环境问题的有效途径.二氧化钛是一种稳定性高、环境友好的新型光催化剂.近年来,具有精确结构信息的晶态钛氧团簇(PTCs)作为TiO₂的分子结构模型受到广泛关注.目前大多数PTCs含有烷氧基,在空气中易发生水解.这在很大程度上限制了对其光催化性能的研究.在无机钛氧簇的外围修饰大量的共轭有机配体是一种有效提升PTCs稳定性的方法.此外,异金属的嵌入有助于修饰微观电子结构,从而也将影响光催化性能.铝是地球上最丰富的金属元素,其水解产物也大量存在于地壳表面.因此,Ti和Al的水解和光催化研究引起了我们的兴趣.目前,只有少数几例低核的Al掺杂PTCs晶态材料被报道,且其制备过程都需要多步反应.因此,合成高核的包含Al的PTCs材料是一项有趣且充满挑战的工作.本文利用有机配体的保护和异金属离子的掺杂成功地提高了PTCs晶体材料的稳定性.通过研究Ti和Al离子的水解,制备了一例核-壳型的纳米轮簇[Al₇Ti₁₄(μ2-O)₇(μ3-O)₁₄(L)₃₅]·2CH₃CN(1;L=苯甲酸).该轮簇中包含罕见的奇数环状结构,是目前核数最高的包含Al的PTC.借助单晶X射线衍射可以清晰观察到无机{Al₇Ti₁₄}核与有机保护配体之间的配位模式.此外,利用红外光谱、热重和漫反射光谱对该化合物进行了进一步表征.有机配体层和Al³⁺占据了T_i⁴⁺周围的烷氧基位点,使得该化合物呈现较高的空气、热以及酸碱稳定性.在已报道的PTCs晶态材料中,该化合物也展现出较高的光催化产氢速率(402.88μmol g^-1h^-1).借助催化过程中的光致变色现象、电子顺磁共振谱、荧光光谱以及光电流响应,我们推测了该化合物催化水分解产氢机理.该项工作不仅为制备稳定的PTCs材料提供了基础,也为新型光催化剂的设计提供了新的思路.     

基于{Er_2}和{Cu_2}单元构建的超分子网络(英文)

利用水热法成功合成了一个新颖的稀土-过渡金属有机骨架Er(pyba)3(H2O)2CuI(Hpyba=4-吡啶-3-苯甲酸),并通过元素分析、红外光谱、X-射线粉末衍射、单晶X-射线衍射及热分析等对其进行了表征。结构分析表明:2种不同的{Er2}和{Cu2}单元经配体连接形成一维链,这些一维链通过氢键和π-π堆积作用进一步连接形成三维超分子网络。     

Two Novel {Ti_6P_2} Clusters Decorated with Inorganic Acids

Two inorganic acids decorating titanium-oxo clusters (PTCs),Ti_6O_4(O~iPr)₁₀(O₃P-Phen)₂(NO₃)₂(PTC-251) and Ti_6O_4(O~iPr)₁₀(O₃P-Phen)₂(HSO_4)₂ (PTC-252)(H₂O₃P-Phen=phenylphosphinic acid) have been synthesized under solvothermal conditions.As a result of the labile coordination sites of the{Ti_6P₂}unit,nitrite and sulfate adopt different capping mode.Besides,they also present different space packing.The photocatalytic H₂evolution activities of these obtained PTCs have been studied,with sulfate decorating PTC-252 presenting a maximum H₂ production rate up to 110.95μmol·g^-1·h^-1.     

新颖四核镍夹心的杂化锗钨酸盐的合成、结构与表征

在水热条件下合成了一个新颖的夹心结构四核镍有机-无机杂化锗钨酸盐[Ni(dien)(H2O)3]2·[Ni(Hdien)2]{[Ni(dien)]2Ni4(H2O)2(GeW9O34)2}·10H2O(1), 利用X射线单晶衍射确定了其结构, 并通过红外光谱、热重、X射线粉末衍射、X射线能谱和元素分析对其进行了表征. 其晶体属三斜晶系, P1, a=1.1937(3) nm, b=1.4323(3) nm, c=1.6394(4) nm, α=93.424(2)°, β=96.058(3)°, γ=109.758(4)°, V=2.6094(1) nm3,Z=1. X射线单晶衍射结果表明, 化合物1是由夹心构型的多阴离子通过镍-二乙烯三胺配阳离子连接形成的一维线性结构.     

基于金属氧簇和铜-四氮唑配合物构建的空旷骨架:合成、结构及性能

在水热条件下,通过CuCl2 6H2O、5-(2-吡啶基)-四唑与不同的金属氧簇阴离子反应,合成了3个基于金属氧簇与铜-四氮唑构建的空旷骨架:Cu4(2-ptz)4(H2O)7SiW12O40 4H2O(1),Cu5(2-ptz)6(OH)(H2O)3PW12O40 H2O(2),Cu9(μ-O)6(2-ptz)6(H2O)9(H6P2W18O62)3H2O(3)(2-ptz=5-(2-吡啶基)-四唑),并通过元素分析、红外光谱、热失重曲线、紫外-可见光谱、粉末衍射和单晶X射线衍射等手段进行了表征.结构分析表明:它们均为三维结构.化合物1是由分立的Z字形的Cu-(2-ptz)配合物单元与412 40SiW O-簇阴离子连接而成;化合物2是由二维的Cu-(2-ptz)网络与312 40PW O-簇单元桥连形成的;化合物3则是一个不常见的基于一维Cu-(2-ptz)链与62 18 62P W O-簇单元构建的.磁性研究结果表明:化合物1和2表现出反铁磁性,而化合物3表现出不常见的亚铁磁性.     

具有精准结构Zr-O及Zr/Ti-O纳米团簇的深共熔溶剂热合成

近年来,深共熔溶剂热作为一种绿色合成方法被广泛用于多种杂化功能材料的合成。在本研究中,这一合成方法被引入到多核Zr-和Zr/Ti-O纳米团簇的制备,成功获得被邻菲罗啉、苯酚等共轭配体修饰的Zr₆以及Ti₁₁Zr₄团簇。此方法将为具有精准结构信息的被较多发色团包覆的纳米团簇的合成开辟新的技术路线。此外,光催化分解水产氢实验结果表明,由于具有不同的簇核环境,这两种纳米团簇表现出不同的分散性及与之相关的产氢活性。因此,该研究也为探索金属氧簇材料的结构–性能关系以及结构设计原则提供了借鉴。     

具有精准结构Zr-O及Zr/Ti-O纳米团簇的深共熔溶剂热合成（英文）

近年来,深共熔溶剂热作为一种绿色合成方法被广泛用于多种杂化功能材料的合成。在本研究中,这一合成方法被引入到多核Zr-和Zr/Ti-O纳米团簇的制备,成功获得被邻菲罗啉、苯酚等共轭配体修饰的Zr_6以及Ti_(11)Zr_4团簇。此方法将为具有精准结构信息的被较多发色团包覆的纳米团簇的合成开辟新的技术路线。此外,光催化分解水产氢实验结果表明,由于具有不同的簇核环境,这两种纳米团簇表现出不同的分散性及与之相关的产氢活性。因此,该研究也为探索金属氧簇材料的结构-性能关系以及结构设计原则提供了借鉴。